Konzepte gegen Weltraumschrott

Und ein tatsächliches absichtliches Deorbiting kam ja wegen des dafür nicht ausreichenden Treibstoffs an Bord von Envisat eh nicht in Frage.

Etwas "Sicherheitsabstand" gibt es ja, weil Envisats Orbit schon abgesenkt wurde.

Siehe auch
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/01082010121941.shtml
und
http://www.raumfahrer.net/news/raumfahrt/28102010152748.shtml

Gruß   Pirx

Und wie kam es denn dazu dass man auf einmal nicht mehr ausreichend Treibstoff fuer ein Deorbiting hatte? Hat man dies absichtlich in Kauf genommen oder ist die Genauigkeit des Onboard-Treibstoffmessapparats nicht ausreichend gewesen?

Man hatte nie genug Treibstoff für ein Deorbit-Manöver. Als Envisat gebaut wurde war dieses Thema noch nicht so akut und es gab - im Gegensatz zu heute - keine Vorgaben, ein solches Manöver auszuführen. Man hat es also in Kauf genommen, da man das damals nicht für wichtig hielt. Heute würde man ein Trumm wie Envisat in der Hinsicht deutlich leistungsfähiger auslegen, damals war man noch nicht so weit

Das wird erst jetzt, bei heutigen Missionen, ordentlich und schon am Anfang in der Auslegung berücksichtigt. Es geht ja nicht nur um die Menge an Treibstoff, sondern auch um die Leistungsfähigkeit des Antriebssystem für so ein Manöver überhaupt und die Betriebsverfahren, um einen sicheren Wiedereintritt berechnen, planen und durchführen zu können.

Vielen Dank fuer diese Kommentare. Das macht die Angelegenheit jetzt klar fuer mich!

Mal ein spekulativer Gedanke: Könnte man nicht theoretisch im GSO ein System installieren, dass Objekte im LEO mittels Lichtdruck beschleunigt, sodass der Wiedereintritt schneller erfolgt. Ich stelle mir dabei einen Satelliten vor, der hocheffizient den eigenen Orbit durch Ionentriebwerke hält und idealerweise selbst recht viel Masse hat. Auf dem Sat wäre eine Laser installiert, der nicht dazu dient, irgendwas abzuschießen, sondern durch Lichtdruck das Deorbiten beschleunigen soll. Reflektierte Photonen sowie Hitzeabstrahlung in die richtige Richtung würden die Wirksamkeit noch erhöhen.

Mir ist klar, dass es sich nur um eine sehr geringe Kraft handeln würde. Aber bei Objekten wie Envisat, die Dutzende Jahrezehnte oben bleiben würden, wäre eine Verkürzung der Verweildauer auf nur einige Jahrzehnte schon ein Gewinn. Kleinere Objekte könnten wesentlich schneller "runter gedrückt" werden.

Das müsste aber ein "signifikant drückender" Laser sein, also mit vielen Photonen bestückt, damit ein massives Objekt ihn spürt. Das würde umgekehrt quasi heißen, dass er das Ziel doch verbrennt.

Hm, ja, man müsste mal ausrechnen, wie stark man "drücken" könnte, ohne das Objekt zum schmelzen zu bringen.

Wie Daniel schon sagt muesste das wirklich ein imenser Laser sein. Vor allem wenn man sich einmal zum Vergleich die doch recht geringe Strahlenwirkung der Sonne ansieht und die ist nun wirklich DER Strahler ueberhaupt. 

Welchen Anteil hat denn der Strahlungsdruck durch das Sonnenlicht beim Orbitabfall eines Objekts in einem polaren 800 km Orbit im Vergleich zur Abbremsung durch die Restatmosphäre?

Andererseits sind doch die Versuche den Weltraumschrott mittels eines Lasers "von der anderen Seite" dh der Erde her wegzudruecken recht vielversprechend. Jedenfalls scheint es einige wissenschaftlicher Publikationen ueber das Thema zu geben.

Ich denke das hier vor allem kleinere Stuecke Weltraumschrott ins Visier genommen werden. Ich bin jetzt recht neugierg geworden welches denn die maximale Groesse bzw Masse eines Teils Weltraumschrott ist welches man mit einem modernen Laser wegdreucken koennte.
Und haben ground-based und space-based Laser dasselbe Leistungsvermoegen? Oder wird der "Erdlaser" durch die Atmosphaere "abgebremst"?

Du meinst, mittels eines Lasers kleinere Teilchen nach außen weg drücken?

Habe gerade mal überschlagen: Angenommen wir haben Objekt das der Strahlenquelle immer eine Fläche von 1 m² zuwendet und eine Tonne schwer ist. Angenommen auch, alle Teilchen würden absorbiert. Das Sonnenlicht würde dieses Objekt mit etwa 5 Nanonewton beschleunigen (bei einer Strahlungsleistung von rund 1400 Watt).

Wäre das hypothetische Objekt nun ein ganzes Jahr dem Sonnenschein ausgesetzt, wäre das Objekt um ganze 0,16 m/s beschleunigt worden. Das ist in der Tat nicht viel.

Man hatte nie genug Treibstoff für ein Deorbit-Manöver. Als Envisat gebaut wurde war dieses Thema noch nicht so akut und es gab - im Gegensatz zu heute - keine Vorgaben, ein solches Manöver auszuführen. Man hat es also in Kauf genommen, da man das damals nicht für wichtig hielt. Heute würde man ein Trumm wie Envisat in der Hinsicht deutlich leistungsfähiger auslegen, damals war man noch nicht so weit

Heute nimmt man den Schrott im geostationären Orbit einfach so in Kauf.
Darum kümmert sich kein Mensch.
Mit dem letzten Rest Treibstoff hebt man sie noch etwas höher in einen sogenannten "Friedhofsorbit".
Dort überlässt man die Satelliten sich selbst.
Da ist ja soo viel Platz.
Aus 36000 km Höhe wird es Jahrhunderte oder gar Jahrtausende dauern, bis sie auf natürliche Weise zurück auf die Erde stürzen.

Bis dahin werden es immer mehr.
Auch die zahlreichen Fernseh-Satelliten haben nur eine begrenzte Betriebszeit (ca. 15 Jahre), dann muss der nächste hoch.
Wenn sich in einigen hundert Jahren die Objekte aus dem Friedhofsorbit soweit abgesenkt haben, dass sie den geostationären Orbit stören, wird das Geschrei groß sein!
Aber so weit denken wir nicht.
Nach uns die Sintflut!
Wir lassen unseren Müll einfach dort liegen, wo´s am einfachsten und am billigsten ist.
Schließlich wollen wir als Begründer der Billiggesellschaft in die Geschichte eingehen!  
Geiz ist geil!

Aus 36000 km Höhe wird es Jahrhunderte oder gar Jahrtausende dauern, bis sie auf natürliche Weise zurück auf die Erde stürzen.
Wenn sich in einigen hundert Jahren die Objekte aus dem Friedhofsorbit soweit abgesenkt haben, dass sie den geostationären Orbit stören, wird das Geschrei groß sein!

Eine solche Abschätzung des Wiedereintrittdatums dürfte kaum möglich sein. Ein Orbit in dieser Höhe ist eher für viele Millionen Jahre mehr oder weniger stabil. Dementsprechend ist auch kaum mit einer Absenkung in den GSO zu rechnen. Allerdings kann es natürlich passieren, dass Objekte im Friedhofsorbit kollidieren. Eventuelle Trümmer könnten sehr leicht den GSO kreuzen. Dieses Risiko dürfte weit größer sein als das Absinken ganzer Satelliten.

Ein Orbit in dieser Höhe ist eher für viele Millionen Jahre mehr oder weniger stabil.

Das ist ja noch schlimmer!
Dann reduziert sich die Anzahl der Schrottteile praktisch niemals - nimmt nur immer rasanter zu.
Irgendwann ist unser Planet von einem Halo aus Müll umgeben, der sich nicht mehr beseitigen lässt.

Sollten wir uns dann vielleicht in 500 Jahren doch mal entschließen, bemannt zum Mars zu fliegen,
kann es passieren, dass wir im Friedhofsorbit auf eine Leiche treffen!

Das ist ja noch schlimmer!
Dann reduziert sich die Anzahl der Schrottteile praktisch niemals - nimmt nur immer rasanter zu.
Irgendwann ist unser Planet von einem Müllgürtel umgeben, der sich nicht mehr beseitigen lässt.

Na ist doch schön, dann sieht die Erde irgendwann aus wie Saturn 

Es wird wohl nicht so ein schöner Ring wie am Saturn sein, durch den man einfach hindurch fliegen kann.
Der Müll wird unseren Planeten wie ein Halo umgeben. (Habe das in meinem letzten Beitrag geändert.)

Hallo eumel,

kann man durch Saturns Ringe "einfach so" durchfliegen? Das wäre mir neu. Nach meinem Wissen hatte man so was bei Pioneer und Voyager mal vor und war dann vor Ort froh die Idee verworfen zu haben.

Ist Envisat wirklich der größte Weltraumschrott aller Zeiten, war z.B. Skylab nicht größer?

Es gibt Überlegungen und auch erste Tests, einen schnelleren Abstieg mit Hilfe von haftenden Sonnensegeln zu erreichen. Eine große Fläche bei gleichzeitig geringer Masse wäre eine wirtschaftliche Bremse für Satelliten im LEO.

Zitat von: -eumel- am 20. April 2012, 16:55:19

Aus 36000 km Höhe wird es Jahrhunderte oder gar Jahrtausende dauern, bis sie auf natürliche Weise zurück auf die Erde stürzen.
Wenn sich in einigen hundert Jahren die Objekte aus dem Friedhofsorbit soweit abgesenkt haben, dass sie den geostationären Orbit stören, wird das Geschrei groß sein!

Eine solche Abschätzung des Wiedereintrittdatums dürfte kaum möglich sein. Ein Orbit in dieser Höhe ist eher für viele Millionen Jahre mehr oder weniger stabil. Dementsprechend ist auch kaum mit einer Absenkung in den GSO zu rechnen. Allerdings kann es natürlich passieren, dass Objekte im Friedhofsorbit kollidieren. Eventuelle Trümmer könnten sehr leicht den GSO kreuzen. Dieses Risiko dürfte weit größer sein als das Absinken ganzer Satelliten.

Stürzt ein Altsatellit in einem Friedhofsorbit (oberhalb des GSO) ohne Kollision überhaupt auf die Erde? Ich meine, mir hätte mal jemand erklärt, dass der GSO die Grenze sei, und dass alles oberhalb sich tendenziell immer weiter von der Erde entfernen würde.

Im Prinzip hast du recht, Ruhri. Allerdings sieht das bei Kollisionen unter Umständen anders aus - je nachdem wie die ablaufen können die Trümmer relativ stark rund um den Ausgangsorbit gestreut werden. Dann könnte das kritisch werden. Allerdings ist davon natürlich kaum auszugehen, da im Friedhofsorbit überm GEO viel Platz und relativ wenige Objekte sind.

Ja, die Wirklichkeit hat mit Idealzuständen nicht immer etwas zu tun. Das Chaos lässt grüßen... 

Hat man denn schon einmal ausgerechnet, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Kollisionen in den Friedhofsorbits so ist bzw. wie stark sie in den kommenden Jahren steigen wird?

kann man durch Saturns Ringe "einfach so" durchfliegen? Das wäre mir neu. Nach meinem Wissen hatte man so was bei Pioneer und Voyager mal vor und war dann vor Ort froh die Idee verworfen zu haben.

So habe ich das nicht gemeint.
Es ist sicher keine gute Idee, durch die Ringe hindurch zu fliegen.
Abgesehen davon, dass Cassini beim Anflug und Bremsmanöver in den Saturn-Orbit durch die Cassinische Teilung der Ringe geflogen ist.
Schon das war ein Risiko.
Konnte man wirklich sicher sein, dass die Teilung absolut leer ist?

Ich hatte mich in meinem Beitrag missverständlich ausgedrückt.
Die geometrische Figur eines Rings ist seitlich offen (ohne Materie).
Durch einen kleinen Ring kann man einen Finger stecken, durch einen großen kann man hindurch fliegen.
Die Saturn Ringe sind fein sortiert und strukturiert - man kann sie umfliegen, oder ausweichen.
Weltraumschrott umgibt die Erde nicht in Form eines Rings, sondern eher in Form eines Halos.
Ein Halo muss man durchfliegen und kann nicht ausweichen, wie bei einem Ring.
Momentan ist das Risiko einer Kollision sehr gering und zu vernachlässigen.
Wenn aber die Anzahl der Schrottteile steigt und die Dinger erst anfangen, zusammen zu stoßen und sich selbst zu vermehren, könnte sich daraus ein unkalkulierbares Risiko ergeben.
Dann ist es aber kaum noch zu ändern.

Wir sollten nicht gedankenlos alles zu müllen!
Wir brauchen eine gesetzliche Regelung, die die Betreiber verpflichtet, ihre Satelliten am Ende der Betriebszeit ordentlich zu entsorgen.

Ist Envisat wirklich der größte Weltraumschrott aller Zeiten, war z.B. Skylab nicht größer?

Ist es wirklich wichtig, wer den Größeren hat?
Skylab war in einem niedrigeren Orbit und ist deshalb nach kürzerer Zeit abgestürzt.

Ich glaube nicht, dass eine Lichtbremse nennenswerte Wirksamkeit hat.
Schon gar nicht bei solchen schweren Teilen.

Auch sehe ich ein Problem mit unkontrollierten Abstürzen.
Es ist nie auszuschließen, dass einige Teile bis zur Oberfläche durchkommen und auf bewohntes Gebiet aufschlagen.
Wenn dabei erst einmal jemand zu Schaden kommt, wird die Raumfahrt einen Imageschaden erleiden.
Deshalb ist ein kontrollierter Wiedereintritt anzustreben, der allerdings eine aktive Steuerung (Antrieb) erfordert.
Die Betreiber müssen zu einer ordnungsgemäßen Entsorgung verpflichtet werden.

Hat man denn schon einmal ausgerechnet, wie hoch die Wahrscheinlichkeit für Kollisionen in den Friedhofsorbits so ist bzw. wie stark sie in den kommenden Jahren steigen wird?

Mit welchen Zahlen soll man da rechnen?
Der Unsicherheitsfaktor dürfte enorm sein und der Wert der Berechnung gering wie die derzeitige Wahrscheinlichkeit.
Aber auch bei sehr geringer Wahrscheinlichkeit wird das irgendwann passieren.
Wenn das Problem dann akut ist, kann man die Ursachen aber nicht mehr abstellen.
Sollten wir es wirklich darauf ankommen lassen?